2020届高考物理考点分类解析03三种宇宙速度教学素材
万有引力与航天-备战2020年高考物理高频考点解密(解析版)
解密05 万有引力与航天核心考点考纲要求 万有引力定律及其应用 环绕速度第二宇宙速度和第三宇宙速度 经典时空观和相对论时空观Ⅱ Ⅱ Ⅰ Ⅰ12211226.6710N m /kg m m F G r G G -==⨯⋅⎧⎧⎨⎪⎩⎪⎪⎧⎨⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎩⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎧⎨⎪⎩⎩地心说认为地球是宇宙的中心地心说与日心说日心说认为太阳是宇宙的中心人类对行星运动第一定律（轨道定律） 规律的认识开普勒行星运动规律第二定律（面积定律） 第三定律（周期定律）万有引力定律得内容万有引力定律公式：大小：引力常量的测定卡文迪许扭秤实验测得万有引力万有引力定律的伟与航天223223222234π4π27.9km /s 11.2km /s km /s gR M Gr M GT r mr T T GM Mm v GM G m v r r r GM mr r ωω==⇒==⇒=⇒=⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎩称量地球的质量：大成就计算天体的质量：发现未知天体：海王星和冥王星人造地球卫星宇宙航行第一宇宙速度三个宇宙速度第二宇宙速度第三宇宙速度16.7经典力学的局限性：只适⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩用于低速运动，宏观物体，弱相互作用考点1 万有引力与重力1．在地球表面上的物体地球在不停地自转、地球上的物体随地球自转而做圆周运动，自转圆周运动需要一个向心力，是重力不直接等于万有引力而近似等于万有引力的原因，如图所示，万有引力为F ，重力为G ，向心力为F n 。
当然，真实情况不会有这么大偏差。
（1）物体在一般位置时F n =mrω2，F n 、F 、G 不在一条直线上。
（2）当物体在赤道上时，F n 达到最大值F nmax ，F nmax =mRω2，重力达到最小值：2min 2n G F F GR Mm R m ω=-=-，重力加速度达到最小值，2n min 2F F g G R m M Rω-==-。
高中物理宇宙三速度
高中物理宇宙三速度篇一：高中物理宇宙中的三速度是指宇宙飞船在环绕地球或行星运行时，所能达到的最高速度和平均速度。
这三个速度分别是:1. 逃逸速度：指地球或行星表面的逃逸速度，也就是宇宙飞船要想脱离地球或行星引力所需的最小速度。
逃逸速度分别为地球表面的逃逸速度为 16.6 千米/秒(针对地球)和行星表面的逃逸速度通常为 10 千米/秒以上。
2. 环绕速度：指宇宙飞船在环绕地球或行星运行时，所能达到的最高速度。
环绕速度分别为地球表面的环绕速度为 30 千米/秒和行星表面的环绕速度通常也大于 30 千米/秒。
3. 进动速度：指宇宙飞船在地球或行星引力作用下，围绕太阳 (或地球) 运行时，所能达到的最小速度。
进动速度分别为地球表面的进动速度为 24.6 千米/秒和行星表面的进动速度通常也大于 24.6 千米/秒。
这三个速度是高中物理宇宙中非常重要的概念，涉及到天体运动、万有引力等知识点。
在实际应用中，比如太空探索、星际旅行等领域，这三个速度都有着重要的应用价值。
篇二：高中物理宇宙中的三个速度是指在宇宙空间中物体运动的速度，它们分别是:1. 光速：指物体在真空中运动的速度，约为每秒 299,792,458 米。
它是宇宙中最重要的速度之一，因为所有物体在宇宙中的运动速度都接近光速。
2. 宇宙速度：指物体从地球表面发射后，前往太阳系外的宇宙空间所需的速度。
宇宙速度分为三类：上升宇宙速度、平飞宇宙速度和下降宇宙速度。
上升宇宙速度指从地球表面发射后，向月球或火星发射所需的速度;平飞宇宙速度指物体在太阳系内飞行所需的速度;下降宇宙速度指物体从太阳系内飞向地球或月球所需的速度。
3. 长征五号发射速度：指长征五号火箭将卫星或航天器送入太空所需的速度。
长征五号火箭是中国自主研发的大型火箭，能够发射大型卫星或航天器进入轨道。
它的发射速度高达每秒 8.6 千米，是宇宙中最快的速度之一。
这些速度对于理解宇宙结构和演化非常重要。
高考物理总复习课件人造卫星宇宙速
人造卫星分类
根据用途和轨道特性，人造卫星 可分为通信卫星、气象卫星、导 航卫星、科学探测卫星等。
地球同步轨道与太阳同步轨道
地球同步轨道
地球同步轨道是指卫星绕地球一周的时间与地球自转一周的时间相等的轨道， 通常用于通信和气象观测。
太阳同步轨道
太阳同步轨道是指卫星绕地球运行时，其轨道平面始终与太阳保持固定的取向 ，使得卫星在固定的地方时始终能够受到阳光的照射，通常用于遥感观测。
卫星运行原理及受力分析
卫星运行原理
卫星在太空中运行时，受到地球引力的作用，同时受到其他 天体（如太阳、月球）的引力干扰。为了保持稳定的轨道， 卫星需要进行轨道修正和姿态控制。
重点知识点总结回顾
人造卫星的基本原理
包括卫星的轨道、速度、周期等基本概念，以及卫星受到的地心 引力和向心力等基本原理。
宇宙速度的概念
理解第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的定义和意义， 以及它们与卫星发射和运行的关系。
卫星的变轨问题
掌握卫星变轨的原理和方法，理解变轨过程中能量和动量的变化。
解题技巧分享与实例分析
解题技巧
熟悉高考物理中常见的解题方法和技巧，如整体法、隔离法、图像法等，并能够灵活运用这些方法解 决卫星和宇宙速度相关的问题。
实例分析
通过分析和讲解历年高考真题和模拟题，加深对知识点的理解和记忆，提高解题能力和应试水平。
相关前沿科技动态关注
01
空间探测技术
关注最新的空间探测技术和成果，如火星探测、月球探测等，了解这些
观测等。
04
人造卫星在通信、导航等 领域应用
通信卫星工作原理及优缺点分析
2020高考物理卫星运行规律与宇宙速度(解析版)
2020年高考物理备考微专题精准突破 专题2.7 卫星运行规律与宇宙速度【专题诠释】 卫星运行规律及特点 1．卫星的轨道(1)赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面，同步卫星就是其中的一种．(2)极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面，如极地气象卫星． (3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道，且轨道平面一定通过地球的球心． 2．地球同步卫星的特点：六个“一定”3．卫星的各物理量随轨道半径变化的规律4．解决天体圆周运动问题的两条思路(1)在中心天体表面或附近而又不涉及中心天体自转运动时，万有引力等于重力，即G MmR 2＝mg ，整理得GM＝gR 2，称为黄金代换．(g 表示天体表面的重力加速度) (2)天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即 G Mm r 2＝m v 2r ＝mrω2＝m 4π2r T2＝ma n .宇宙速度的理解与计算 1．第一宇宙速度的推导方法一：由G Mm R 2＝m v 21R得v 1＝GMR＝7.9×103 m/s. 方法二：由mg ＝m v 21R得v 1＝gR ＝7.9×103 m/s.第一宇宙速度是发射地球人造卫星的最小速度，也是地球人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，T min ＝2πRg≈85 min. 2．宇宙速度与运动轨迹的关系(1)v 发＝7.9 km/s 时，卫星绕地球表面附近做匀速圆周运动． (2)7.9 km/s ＜v 发＜11.2 km/s ，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆． (3)11.2 km/s≤v 发＜16.7 km/s ，卫星绕太阳做椭圆运动．(4)v 发≥16.7 km/s ，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间． 【高考领航】【2019·高考】1970年成功发射的“红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。
如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v 1、v 2，近地点到地心的距离为r ，地球质量为M ，引力常量为G 。
最新-高中物理 三种宇宙速度巧分辨素材 精品
三种宇宙速度巧分辨
1．第一宇宙速度
2．第二宇宙速度
第二宇宙速度，是指在星球表面附近发射飞行器，使其克服该星球的引力永远离开该星球所需的最小速度，也是能绕该星球做椭圆运动的卫星在近地点的最大速度.地球的第二宇宙速度vⅡ=11.2km/s.我国发射“嫦娥一号”探月卫星时，卫星在地月转移轨道的近地点（离地面高度约600km）时的速度约为10km/s.
3．第三宇宙速度.
第三宇宙速度，是指在地面附近发射飞行器，能够挣脱太阳引力的束缚飞到太阳系外的最小速度.地球的第三宇宙速度vⅢ=16.7km/s.
4．三个宇宙速度之间的对比
以地球为例，三个宇宙速度和相应轨道间的关系如图所示.当卫星在地面附近做圆周运动时，其运行速度即为第一宇宙速度7.9km/s，当卫星到达地面附近时，其速度介于
7.9km/s——11.2 km/s之间，则卫星沿椭圆轨道绕地球运动；当卫星到达地面附近时，其速度介于11.2km/s——16.7 km/s之间，则卫星沿椭圆轨道飞离地球，成为绕太阳运动的卫星；当卫星到达地面附近时，其速度超过16.7 km/s，则卫星能飞出太阳系成为太阳系
外的卫星.
锦囊十五：天体运动过程中基本参量的比较
描述天体运动的物理量主要有轨迹半径r、线速度v、角速度ω、周期T、向心加速度a等.万有引力定律和牛顿第二定律是讨论这些物理量的基本依据.将天体（行星或卫星）的运动简化为匀速圆周运动，天体所需的向心力由万有引力提供，则天体的绕行速度、角速度、周期与半径的关系总结如下：
以上是在复习力·运动·牛顿运动定律中需要知晓的方法技巧，关于能量·电场·电路；磁场·电磁感应·交流电的复习方法技巧请关注后续文章。
节选自《试题调研》。
高中物理“宇宙三大速度”知识点详解
高中物理“宇宙三大速度”知识点详解牛顿的设想（1）牛顿对人造卫星原理的描绘设想在高山上有一门大炮，水平发射炮弹，初速度越大，水平射程就越大。
可以想象当初速度足够大时，这颗炮弹将不会落到地面，将和月球一样成为地球的一颗卫星。
（2）人造卫星绕地球运行的动力学原因人造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的万有引力作用，人造卫星作圆周运动的向心力由万有引力提供。
（3）人造卫星的运行速度设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径为r，由于万有引力提供向心力，则∴，可见：高轨道上运行的卫星，线速度小。
角速度和周期与轨道半径的关系可见：高轨道上运行的卫星，角速度小，周期长。
第一宇宙速度【问题】牛顿实验中，炮弹至少要以多大的速度发射，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？地球半径为6370km。
【分析】在地面附近绕地球运行，轨道半径即为地球半径。
由万有引力提供向心力：【结论】如果发射速度小于7.9km/s，炮弹将落到地面，而不能成为一颗卫星；发射速度等于7.9km/s，它将在地面附近作匀速圆周运动；要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于7.9km/s。
可见，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难。
【意义】第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度，所以也称为环绕速度。
第二宇宙速度【大小】V2=11.2 km/s【意义】使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。
【注意】发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。
第三宇宙速度【大小】V3=16.7km/s【意义】使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。
【注意】发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。
如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。
高中物理“宇宙三大速度”知识点详解
高中物理“宇宙三大速度”知识点详解牛顿的设想（1）牛顿对人造卫星原理的描绘设想在高山上有一门大炮，水平发射炮弹，初速度越大，水平射程就越大。
可以想象当初速度足够大时，这颗炮弹将不会落到地面，将和月球一样成为地球的一颗卫星。
（2）人造卫星绕地球运行的动力学原因人造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的万有引力作用，人造卫星作圆周运动的向心力由万有引力提供。
（3）人造卫星的运行速度设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径为r，由于万有引力提供向心力，则∴，可见：高轨道上运行的卫星，线速度小。
角速度和周期与轨道半径的关系可见：高轨道上运行的卫星，角速度小，周期长。
第一宇宙速度【问题】牛顿实验中，炮弹至少要以多大的速度发射，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？地球半径为6370km。
【分析】在地面附近绕地球运行，轨道半径即为地球半径。
由万有引力提供向心力：【结论】如果发射速度小于7.9km/s，炮弹将落到地面，而不能成为一颗卫星；发射速度等于7.9km/s，它将在地面附近作匀速圆周运动；要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于7.9km/s。
可见，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难。
【意义】第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度，所以也称为环绕速度。
第二宇宙速度【大小】V2=11.2 km/s【意义】使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。
【注意】发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。
第三宇宙速度【大小】V3=16.7km/s【意义】使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。
【注意】发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。
如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。
高中物理试讲稿《三种宇宙速度》
高中物理《三种宇宙速度》试讲稿1、题目：三种宇宙速度2、内容：设地球的质量为M，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为m，飞行器的速度为v，它到地心的距离为r，飞行器运动所需的向心力是由万有引力提供的，所以由此解释，近地卫星在100-200km的高度飞行，与地球半径6400km相比，完全可以说是在“地球附近”飞行，可以用地球半径R代表卫星对地心的距离r，把数据代入上式后，可以算出3、这就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度（first cosmetic velocity）在地面附近发射飞行器，如果发射速度大于7.9 km/s,而小于11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。
当物体的速度等于或大于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。
我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度。
达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。
在地面附近发射一个物体，要使物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外,必须使它的速度等于或大于16.7 km/s,这个速度叫做第三宇宙速度。
3、基本要求：（1）试讲时间10分钟（2）适当板书（3）要有提问互动环节（4）试讲过程中注意生活生活实际4、基本要求：（1）你是如何激发学生的学习兴趣的？（2）你认为学生在学习这节课的时候难点是什么，怎么突破？二、考题解析环节一：新课导入先播放一段有关卫星发射的视频，并让同学们仔细观察发射过程。
在视频播完之后，提出问题，卫星是如何通过火箭发射到太空中去的，需要多大的速度?学生会给出各种答案，此时引导学生思考人造卫星能够围绕地球旋转的条件是什么。
学生根据前面学习的圆周运动以及万有引力规律可能会提出万有引力提出向心力的推论。
此时表扬学生的态度，并引出下一个问题，具体的发射速度是多大?环节二：新课讲授(一)第一宇宙速度的推导引导学生建立模型，将地球视为球体，人造卫星在围绕地心的圆形轨道上做匀速圆周运动。
此时要明确指出卫星的轨道高度和地球的半径长度，并且告诉学生，近地卫星的轨道高度相比地球的半径是可以忽略不计的，可以认为是将已知条件带入后，可以算出速度的大小为7.9km/s。
2020高考物理一轮能力提升 4-6人造卫星宇宙速度考点+重点+方法
第六课时 人造卫星 宇宙速度【教学要求】1．知道人造卫星运行的规律，了解各种卫星的特点； 2．理解三个宇宙速度的物理意义。
【知识再现】 一、人造地球卫星 1．原理当物体的速度足够大时，物体绕地球运动，这样的物体就成为人造地球卫星 2．运行规律人造地球卫星的轨道是以地球球心为圆心（或焦点）的圆（或椭圆）轨道，一般认为是圆形轨道。
提供卫星做匀速圆周运动的向心力就是地球对卫星的万有引力。
由于F 引=F 向 所以，G 2rMm =mv 2/r （1）线速度v v=rGM，v 随r 的增大而减小，r=R 地时，v max 。
（2）角速度ω ω=rv=3r GM ，ω随r 的增大而减小，r=R 地时，ωmax 。
（3）周期T T=2π/ω=2πGMr 3，T 随r 的增大而增大，r=R 地时，T min 。
二、三大宇宙速度1．第一宇宙速度：就是指人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，即r=R 地时，v=RGM =7.9km/s说明：注意区别发射速度和运行速度 2．第二宇宙速度：v=11.2km/s 3．第三宇宙速度：v=16.7km/s三、地球同步卫星所谓地球同步卫星，是指相对于地面静止不动的卫星。
知识点一人造卫星的轨道卫星绕地球做匀速圆周运动时靠地球对它的万有引力充当向心力，地球对卫星的万有引力指向地心，因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，而这样的轨道有多种，其中比较特殊的有： （1）赤道轨道：与赤道共面； （2）极地轨道：通过两极点上空；当然也应存在着与赤道平面成某一角度的圆轨道，只要圆周的圆心在地心，就可能为卫星绕地球运行的圆轨道。
【应用1】发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q 点，轨道2、3相切于P 点，如图20所示。
则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ） A ．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B ．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C ．卫星在轨道1上经过Q 点时的加速度大于它在轨道2上经过Q 点时的加速度D ．卫星在轨道2上经过P 点时的加速度等于它在轨道3上经过P 点时的加速度 导示:由G 2rMm =mv 2/r 得v=rGM，因为r 3>r 1，所以v 3<v 1；由G 2rMm =m ω2r 得ω=3r GM，因为r 3>r 1，所以ω3<ω1。
高中物理必修课《宇宙航行》知识讲解及考点梳理
高中物理必修课《宇宙航行》知识讲解及考点梳理【学习目标】1.会推导第一宇宙速度2.掌握地球（或天体）的卫星各物理量的关系3.理解同步卫星的特点，了解三种宇宙速度4.了解卫星的变轨问题 【要点梳理】要点一、天体问题的处理方法 要点诠释：（1）建立一种模型天体的运动可抽象为一个质点绕另一个质点做匀速圆周运动的模型 （2）抓住两条思路天体问题实际上是万有引力定律、牛顿第二定律、匀速圆周运动规律的综合应用，解决问题的基本思路有两条：①利用在天体中心体表面或附近，万有引力近似等于重力即2R MmGmg =（g 为天体表面的重力加速度） ②利用万有引力提供向心力。
由此得到一个基本的方程2G Mm ma r =，式中a 表示向心加速度，而向心加速度又有2v a r =、2a r ω=、224ra Tπ=、a g =这样几种表达式，要根据具体问题，把这几种表达式代入方程，讨论相关问题。
要点二、人造卫星 要点诠释：1. 人造卫星将物体以水平速度从某一高度抛出，当速度增加时，水平射程增大，速度增大到某一值时，物体就会绕地球做圆周运动，则此物体就成为地球的卫星，人造地球卫星的向心力是由地球对卫星的万有引力来充当的．(1)人造卫星的分类：卫星主要有侦察卫星、通讯卫星、导航卫星、气象卫星、地球资源勘测卫星、科学研究卫星、预警卫星和测地卫星等种类．(2)人造卫星的两个速度：①发射速度：将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度．②环绕速度：卫星在轨道上绕地球做匀速圆周运动所具有的速度．由于发射过程中要克服地球的引力做功，所以发射速度越大，卫星离地面越高，实际绕地球运行的速度越小．向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难得多．2．卫星的轨道卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道． 卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的一个焦点，其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律．卫星绕地球沿圆轨道运动时，由于地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以，地心必须是卫星圆轨道的圆心．卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，也可以和赤道平面垂直，还可以和赤道平面成任一角度，如图所示．要点三、宇宙速度 要点诠释：1.第一宇宙速度（环绕速度）指人造卫星近地环绕速度，它是人造卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，是人造卫星的最小发射速度，其大小为17.9/v km s =说明：（1）由于在人造卫星的发射过程中，火箭要克服地球的引力做功，所以将卫星发射到离地球越远的轨道，在地面上所需的发射速度就越大，故人造卫星的最小发射速度对应将卫星发射到近地表面运行，此时发射时的动能全部转化为绕行的动能而不需要转化为重力势能。
高考物理复习---宇宙速度的理解和计算考点与例题PPT课件
第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕
速度，此时它的运行周期最短，Tmin＝2π
R g
＝5
078
s≈85
min.
2.宇宙速度与运动轨迹的关系
(1)v发＝7.9 km/s时，卫星绕地球表面做匀速圆周运动. (2)7.9 km/s<v发<11.2 km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆. (3)11.2 km/s≤v发＜16.7 km/s，卫星绕太阳运动的轨迹为椭圆. (4)v发≥16.7 km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的 空间.
跟进训练
4.(第一宇宙速度的计算)地球的近地卫星线速度大小约为8 km/s，已知
月球质量约为地球质量的
1 81
，地球半径约为月球半径的4倍，下列说
法正确的是
A.在月球上发射卫星的最小速度约为8 km/s
B.月球卫星的环绕第一宇宙速度约为1.8 km/s
D.“近月卫星”的速度比“近地卫星”的速度大
例3 (2020·北京卷·5)我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”. 已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列 说法正确的是
√A.火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度
B.火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间 C.火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 D.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度
第三宇宙速度 v3＝16.7 km/s，是物体挣脱 太阳 引力束缚的最小发射 (逃逸速度) 速度
技巧点拨
1.第一宇宙速度的推导
方法一：由 GMRm2 ＝mvR12，得 v1＝
GM＝ R
6.67×10－11×5.98×1024
高中物理件宇宙航行
在宇宙中，星体之间的运动受到 万有引力的影响，如行星绕太阳 的运动、卫星绕行星的运动等。
圆周运动向心加速度分析
圆周运动
物体沿圆周路径进行的运动，其速度方向时刻改变，需要向心加速度来维持这 种运动。
向心加速度
物体做圆周运动时，指向圆心的加速度，它的大小与物体的质量、线速度和半 径有关。
开普勒三定律及其意义
引力与轨道变化
牛顿万有引力定律指出，任何两个物 体之间都存在引力作用，且引力大小 与两物体质量的乘积成正比，与它们 之间距离的平方成反比。在宇宙航行 中，航天器受到地球或其他天体的引 力作用，导致其轨道发生变化。通过 计算引力大小和航天器的运动状态， 可以预测其轨道变化并采取相应的控 制措施。
动量守恒和角动量守恒原理
能量转化和守恒在变轨中应用
能量转化
在卫星变轨过程中，外力对卫星做功，使卫星的动能和势能 发生转化。例如，当卫星从低轨道变轨到高轨道时，需要消 耗能量克服地球引力做功，这部分能量转化为卫星的势能增 加。
能量守恒
在卫星变轨过程中，虽然卫星的动能和势能发生了变化，但 整个系统的总能量保持不变。这是因为在没有外力作用的情 况下，系统内部的能量转化是守恒的。
开普勒第一定律（轨道定 律）
所有行星绕太阳运动的轨道都 是椭圆，太阳处在椭圆的一个 焦点上。
开普勒第二定律（面积定 律）
对于任何一个行星来说，它与 太阳的连线在相等的时间扫过 的面积相等。
开普勒第三定律（周期定 律）
所有行星的轨道的半长轴的三 次方跟它的公转周期的二次方 的比值都相等。
意义
开普勒三定律揭示了行星运动 的规律，为牛顿万有引力定律 的发现奠定了基础，对现代宇 宙航行和天文观测具有重要的 指导意义。
2020新高考物理二轮选择题逐题突破课标通用版课件：第三道 3-2 人造卫星和宇宙航行
A．T＝35T0
B．T＝38T0
C．t＝r1＋4rr12T
r1＋r2 2r1
D．卫星由图中圆轨道进入椭圆轨道的过程，机械能不变
解析：赤道上某城市的人每三天恰好五次看到卫星掠过其正上
方，知三天内卫星转了 8 圈，则有 3T0＝8T，解得：T＝38T0，
解析：第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，即是卫星环绕地 球做圆周运动的最大速度。而同步卫星的轨道半径要大于近地 卫星的轨道半径，所以它们运行的线速度一定小于 7.9 km/s， 故 A 错误。5 颗同步卫星的质量不一定相同，则地球对它们的 吸引力不一定相同，故 B 错误。同步卫星都位于赤道上空同一 轨道上，故 C 正确。5 颗同步卫星在相同的轨道上运行，速度 的大小相同，方向不同，故 D 错误。
答案：B
5.(2019·宜宾诊断)如图所示，有 A、B 两颗卫星绕 地心 O 在同一平面内做圆周运动，旋转方向相 同。A 卫星周期为 TA，B 卫星的周期为 TB，在 某一时刻两卫星相距最近，下列说法中正确的是 ( ) A．A、B 两颗卫星经过时间 t＝TA 再次相距最近 B．A、B 两颗卫星的轨道半径之比为 TA∶TB C．A、B 两颗卫星的向心加速度大小之比为 TB43∶TA34 D．若已知两颗卫星相距最近时 A、B 之间的距离，可求出 地球表面的重力加速度
靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
D．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐
靠近空间实验室，两者速度接近时实源自对接解析：飞船在同一轨道上加速追赶空间实验室时，速度增大， 所需向心力大于万有引力，飞船将做离心运动，不能实现与空 间实验室的对接，选项 A 错误；同理，空间实验室在同一轨道 上减速等待飞船时，速度减小，所需向心力小于万有引力，空 间实验室做近心运动，也不能实现对接，选项 B 错误；当飞船 在比空间实验室半径小的轨道上加速时，飞船做离心运动，逐 渐靠近空间实验室，可实现对接，选项 C 正确；当飞船在比空 间实验室半径小的轨道上减速时，飞船将做近心运动，远离空 间实验室，不能实现对接，选项 D 错误。
最新-高中物理 34 人造卫星宇宙速度同步素材(1) 教科
3.4 人造卫星宇宙速度1、三个宇宙速度的大小及其物理意义第一宇宙速度7.9km/s ，又叫环绕速度，是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。
第二宇宙速度11.2km/s ，又叫脱离速度，是物体克服地球引力脱离地球绕太阳公转的速度。
第三宇宙速度16.7km/s ，又叫逃逸速度，是物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外的速度。
2、第一宇宙速度是如何计算出来的？设地球的质量为M，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为m，飞行器的速度为v，它到地心的距离为r。
飞行器运动所需向心力是由万有引力提供的，所以由此解出近似看作r与地球半径相等，把数据代入，可以算出v=7.9Km/s3、发射速度与运行速度发射速度：将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的初速度。
运行速度：卫星在轨道上绕地球做匀速圆周运动所具有的速度。
说明：由于发射过程中要克服地球的引力和阻力做功，所以发射速度大于运行速度。
发射速度越大，卫星离地面越高，实际绕地球运行的速度越小。
向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难得多。
4、卫星做匀速圆周运动各物理量随轨道半径的变化情况（1）由得：即随着轨道半径的增加，做匀速圆周运动的卫星的向心力和向心加速度都减小。
（2）由得：即随着轨道半径的增加，做匀速圆周运动的卫星的线速度减小。
（3）由得：即随着轨道半径的增加，做匀速圆周运动的卫星的角速度减小。
（4）由得：随着轨道半径的增加，做匀速圆周运动的卫星的周期增大。
8：一颗小行星绕太阳做匀速圆周运动的半径是地球公转半径的4倍，则这颗小行星运转的周期是（）A．4年B．6年C．8年D/9年分析：根据天体运动规律得可知小行星的运行周期是地球公转周期的8倍。
答案：C9：在研究宇宙发展演变的理论中，有一种学说叫做“宇宙膨胀说”.这种学说认为万有引力常量G在缓慢地减小，根据这一理论，在很久很久以前，太阳系中地球的公转情况与现在相比（）A．公转半径R较大 B．公转周期T较小C．公转速率v较小 D．公转角速度ω较小分析：由G减小可知太阳对地球的万有引力在不断减小，将导致地球不断做离心运动，认为离心过程中满足圆周运动规律，即地球在做半径不断增大的圆周运动，根据天体运动规律可得正确答案为B。
高中物理备课参考 宇宙航行
第6章第5节宇宙航行一、三种宇宙速度（1）第一宇宙速度:v 1 =7.9km/s，它是卫星的最小发射速度，也是地球卫星的最大环绕速度.（2）第二宇宙速度（脱离速度）:v 2 =11.2km/s，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度. （3）第三宇宙速度（逃逸速度）:v 3 =16.7km/s，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.二、人造卫星的运行规律卫星的运行快慢与其本身质量无关，仅由轨道半径决定。
轨道半径越大，运行速度越小；轨道半径越小，运行速度越大。
换句话说，离行星越近的卫星运动速度越大。
则第一宇宙速度是所有环绕地球做圆周运动的卫星的最大速度。
所谓发射速度是指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道。
要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。
若发射速度等于第一宇宙速度，卫星只能“贴着”地面近地运行。
如果要使人造卫星在距地面较高的轨道上运行，就必须使发射速度大于第一宇宙速度。
所谓运行速度是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度．当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度．根据人造卫星的运行参数可知，人造卫星距地面越远（即轨道半径r越大），运行速度越小．实际上，由于人造卫星的轨道半径都大于地球半径，所以卫星的实际运行速度一定小于发射速度．所以第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度，也是最大运行速度。
发射速度越大，能够将卫星送到更高的轨道运行。
运行速度越大，则说明卫星在较低的轨道围绕地球运动。
三、人造卫星的发射速度与运行速度（1）发射速度：发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。
（2）运行速度：运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。
当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度。
2020高考物理考点汇总-第15讲 人造地球卫星 宇宙速度
第十五讲人造地球卫星宇宙速度测试内容测试要求考情分析人造地球卫星 A宇宙速度A★★★1. 人造地球卫星的运动模型可看成是匀速圆周运动，它所需的向心力由提供．2. 根据公式G Mmr2＝mv2r＝mω2r＝m4π2rT2＝ma可知，同一轨道上的卫星具有相同大小的线速度、角速度、周期和加速度，人造地球卫星运动的轨道半径r越大，它运动的线速度v，角速度ω，周期T，加速度a．3. 宇宙速度(1) 第一宇宙速度：v＝km/s.(2) 第二宇宙速度：v＝km/s.(3) 第三宇宙速度：v＝km/s.4. 牛顿经典理论的适用范围是，在微观、高速的范围内不能适用．1. 所有人造地球卫星受到地球的引力都作为它做圆周运动的向心力，人造卫星处于完全失重状态；又因为引力是指向地心的，所以所有卫星轨道平面必定通过地心．2. 对三个宇宙速度的理解：(1) 第一宇宙速度的推导：由G MmR2＝mv2R可得v＝GMR，或者由mg＝mv2R可得v＝gR，R为地球半径．(2) 第一宇宙速度又叫环绕速度，是发射卫星进入最低轨道所必须具有的最小地面发射速度，是卫星进入轨道正常运转的最大轨道速度．(3) 第二宇宙速度又叫脱离速度，是物体挣脱地球引力束缚所需的最小的地面发射速度．(4) 第三宇宙速度又叫逃逸速度，是物体挣脱太阳引力束缚所需的最小的地面发射速度．3. 地球同步卫星卫星运动与地球自转同步，它有“五定”的特点，即定周期(24 h)、定轨道(轨道平面一定在赤道平面内)、定高度(在地表36 000 km上空)、定速率(都具有相同的运行速率)和定位置(即定点在赤道上方某一处相对于地面静止)．4. 在求解卫星问题中常用的一个替换关系：由G MmR2＝mg可得GM＝gR2(黄金代换式)．【例1】(2020届徐州学业水平模拟)关于第一宇宙速度，下列说法正确的是()A. 是发射人造地球卫星所需的最小发射速度B. 是地球圆形轨道上卫星的最小环绕速度C. 是脱离地球引力的最小速度D. 大小为7.9 m/s笔记：【例2】(2020届无锡学业水平模拟)1977年发射升空的旅行者1号经过了41年的飞行，确认已飞出了太阳系，则旅行者1号的发射速度v0满足()A. v0<7.9 km/sB. 7.9 km/s<v0<11.2 km/sC. 11.2 km/s<v0<16.7 km/sD. v0>16.7 km/s笔记：【例3】(2019届宿迁学业水平模拟)2017年12月23日12时14分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭，成功将陆地勘查卫星二号发射升空，卫星进入预定轨道(设轨道为圆形)，发射任务获得圆满成功．则()A. 陆地勘查卫星二号的发射速度大于11.2 km/sB. 陆地勘查卫星二号的运行速度一定大于7.9 km/sC. 卫星进入预定轨道后，卫星内的物体处于完全失重状态D. 卫星进入预定轨道后，卫星内的物体不受地球引力作用笔记：【例4】(2020届扬州学业水平模拟)如图所示，假设A、B两颗北斗导航卫星都围绕地球做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是()A. A的运行速度小于B的运行速度B. A的运行速度大于B的运行速度C. A的运行周期大于B的运行周期D. A的运行周期等于B的运行周期笔记：【例5】(2020届扬州学业水平模拟) 2018年12月27日下午，国务院新闻办公室正式发布新闻：我国自主研发的北斗三号基本系统完成建设，从今日起提供全球服务．北斗导航卫星由中轨道、高轨道和同步卫星等组成．关于同步卫星的下列说法中不正确的是()A. 轨道高度一定B. 运行速度大小一定C. 可能经过扬州的正上方D. 运行周期为24 h笔记：1. (2018届盐城学业水平模拟)天宫二号和神舟十一号的组合体在393 km高度绕地球运动过程中，保持不变的物理量是()A. 周期B. 线速度C. 万有引力D. 向心加速度2. (2016年江苏省普通高中学业水平测试)“天琴计划”需要从地面发射三颗卫星，若发射时要先将卫星送入绕地球的椭圆轨道．则卫星发射速度()A. 等于第一宇宙速度B. 等于第二宇宙速度C. 介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间D. 介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间3. (2019届如东中学模拟)关于行星绕太阳的运动，下列说法中正确的是()A. 离太阳越近的行星公转周期越小B. 所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动C. 行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处D. 离太阳越近的行星公转周期越大4. (2019届盐城学业水平模拟)如图所示，图中v1、v2和v3分别为第一、第二和第三宇宙速度．三个飞行器a、b、c分别以第一、第二和第三宇宙速度从地面上发射．三个飞行器中能够克服地球的引力，永远离开地球的是()A. 只有aB. 只有bC. 只有cD. b和c(第4题)(第5题)(第6题)5. (2015年江苏省普通高中学业水平测试)如图所示，在地面上发射一个飞行器，进入近地圆轨道Ⅰ并绕地球运行，其发射速度v应满足()A. v＜7.9 km/sB. v＝7.9 km/sC. v＝11.2 km/sD. v＞11.2 km/s6. (2019届徐州学业水平模拟)牛顿曾经设想把物体从高山上水平抛出，如果速度一次比一次大，落点也就一次比一次更远，如果速度达到足够大的v，物体就能不再落回地面，将绕地球运动而成为人造地球卫星．则这个足够大的速度v满足()A. v＝7.9 km/sB. v<7.9 km/sC. v＝11.2 km/sD. v>11.2 km/s7. 如图所示是某同学对嫦娥二号探月卫星绕月运行的可能轨道的猜想，其中不可能实现的是()A B C D8. (2019届扬州学业水平模拟)北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统(CNSS)，2020年建成后将实现全球服务，该系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星. 关于这些卫星，下列说法中正确的是()A. 5颗同步卫星的轨道半径可以不同B. 导航系统所有卫星的运行速度一定大于第一宇宙速度C. 5颗同步卫星的运行轨道必定在同一平面内D. 导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，周期越小9. (2019届南京学业水平模拟)下列关于地球同步卫星的说法中正确的是()A. 加速度为9.8 m/s2B. 速度为7.9 km/sC. 周期等于地球自转周期D. 轨道是围绕地球的任意圆10. (2018届扬州学业水平模拟)关于在轨运行的天宫二号，下列说法中正确的是()A. 天宫二号的运行速度一定大于7.9 km/sB. 天宫二号的运行速度一定大于7.9 km/s且小于11.2 km/sC. 天宫二号运行时，其处于失重状态D. 天宫二号运行时，其处于平衡状态11. (2019届南通学业水平模拟)两颗中子星A、B分别以半径r A、r B(r A>r B)绕点O转动，角速度相同，周期分别为T A、T B，线速度大小分别为v A、v B.则()A. T A>T BB. T A<T BC. v A>v BD. v A<v B12. 2008年9月27日16时41分00 秒，我国航天员翟志刚打开神舟七号载人飞船轨道舱舱门，首度实施空间出舱活动，茫茫太空第一次留下中国人的足迹．如果轨道舱按半径为r的圆形轨道运行，引力常量为G，地球质量为M，那么运行速度为()A. GMr B.GMr2C.GMr3D.GMr第十五讲 人造地球卫星 宇宙速度【知识扫描】1. 万有引力2. 越小 越小 越大 越小3. (1) 7.9 (2) 11.2 (3) 16.74. 宏观、低速的状态【典例透析】【例1】 A 解析：第一宇宙速度为7.9 km /s ，是最小发射速度，是地球圆形轨道上卫星的最大环绕速度，11.2 km /s 是脱离地球引力的最小发射速度．【例2】 D 解析：脱离太阳系的最小发射速度为第三宇宙速度．【例3】 C 解析：陆地勘查卫星二号的发射速度大于 11.2 km /s ，会脱离地球引力的束缚，A 错误；陆地勘查卫星二号的运行速度不一定大于7.9 km /s ，B 错误；卫星进入预定轨道后，卫星内的物体处于完全失重状态，C 正确；卫星进入预定轨道后，卫星内的物体仍受地球引力作用．【例4】 B 解析：根据公式G r2Mm ＝m r v2＝mrω2＝mr T 2π＝ma ，可得v ＝r GM ，所以A 的运行速度大于B 的运行速度，故B 正确；根据T ＝GM 4π2r3判断A 的运行周期小于B 的运行周期，C 、D 错误．【例5】 C 解析：同步卫星的轨道高度一定，运行速度大小一定，运行周期为24 h ，一定在赤道轨道上方，所以C 错误，故选C .【冲关集训】1. A2. C3. A4. D5. B6. A7. A8. C9. C 10. C 11. C 12. D。
高考物理考点分类解析03 三种宇宙速度教学素材
高考物理考点分类汇编03（3）三种宇宙速度①第一宇宙速度:v 1 =7.9km/s，它是卫星的最小发射速度，也是地球卫星的最大环绕速度.②第二宇宙速度（脱离速度）:v 2 =11.2km/s，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度.③第三宇宙速度（逃逸速度）:v 3 =16.7km/s，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.（4）地球同步卫星所谓地球同步卫星，是相对于地面静止的，这种卫星位于赤道上方某一高度的稳定轨道上，且绕地球运动的周期等于地球的自转周期，即T=24h=86400s，离地面高度同步卫星的轨道一定在赤道平面内，并且只有一条.所有同步卫星都在这条轨道上，以大小相同的线速度，角速度和周期运行着.（5）卫星的超重和失重“超重”是卫星进入轨道的加速上升过程和回收时的减速下降过程，此情景与“升降机”中物体超重相同.“失重”是卫星进入轨道后正常运转时，卫星上的物体完全“失重”（因为重力提供向心力），此时，在卫星上的仪器，凡是制造原理与重力有关的均不能正常使用.五、动量1.动量和冲量（1）动量:运动物体的质量和速度的乘积叫做动量，即p=mv.是矢量，方向与v 的方向相同.两个动量相同必须是大小相等，方向一致.（2）冲量:力和力的作用时间的乘积叫做该力的冲量，即I=Ft.冲量也是矢量，它的方向由力的方向决定.2. ★★动量定理:物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化.表达式:Ft=p′-p 或Ft=mv′-mv（1）上述公式是一矢量式，运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向.（2）公式中的F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力.（3）动量定理的研究对象可以是单个物体，也可以是物体系统.对物体系统，只需分析系统受的外力，不必考虑系统内力.系统内力的作用不改变整个系统的总动量.（4）动量定理不仅适用于恒定的力，也适用于随时间变化的力.对于变力，动量定理中的力F应当理解为变力在作用时间内的平均值.★★★3.动量守恒定律:一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变.表达式:m 1 v 1 +m 2 v 2 =m 1 v 1′+m 2 v 2′（1）动量守恒定律成立的条件①系统不受外力或系统所受外力的合力为零.②系统所受的外力的合力虽不为零，但系统外力比内力小得多，如碰撞问题中的摩擦力，爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多，可以忽略不计.③系统所受外力的合力虽不为零，但在某个方向上的分量为零，则在该方向上系统的总动量的分量保持不变.（2）动量守恒的速度具有“四性”:①矢量性;②瞬时性;③相对性;④普适性.4.爆炸与碰撞（1）爆炸、碰撞类问题的共同特点是物体间的相互作用突然发生，作用时间很短，作用力很大，且远大于系统受的外力，故可用动量守恒定律来处理.（2）在爆炸过程中，有其他形式的能转化为动能，系统的动能爆炸后会增加，在碰撞过程中，系统的总动能不可能增加，一般有所减少而转化为内能.（3）由于爆炸、碰撞类问题作用时间很短，作用过程中物体的位移很小，一般可忽略不计，可以把作用过程作为一个理想化过程简化处理.即作用后还从作用前瞬间的位置以新的动量开始运动.5.反冲现象:反冲现象是指在系统内力作用下，系统内一部分物体向某方向发生动量变化时，系统内其余部分物体向相反的方向发生动量变化的现象.喷气式飞机、火箭等都是利用反冲运动的实例.显然，在反冲现象里，系统的动量是守恒的.六、机械能1.功（1）功的定义:力和作用在力的方向上通过的位移的乘积.是描述力对空间积累效应的物理量，是过程量.定义式:W=F·s·cosθ，其中F是力，s是力的作用点位移（对地），θ是力与位移间的夹角.（2）功的大小的计算方法:①恒力的功可根据W=F·S·cosθ进行计算，本公式只适用于恒力做功.②根据W=P·t，计算一段时间内平均做功. ③利用动能定理计算力的功，特别是变力所做的功.④根据功是能量转化的量度反过来可求功.（3）摩擦力、空气阻力做功的计算:功的大小等于力和路程的乘积.发生相对运动的两物体的这一对相互摩擦力做的总功:W=fd（d是两物体间的相对路程），且W=Q（摩擦生热）2.功率（1）功率的概念:功率是表示力做功快慢的物理量，是标量.求功率时一定要分清是求哪个力的功率，还要分清是求平均功率还是瞬时功率.（2）功率的计算①平均功率:P=W/t（定义式）表示时间t内的平均功率，不管是恒力做功，还是变力做功，都适用. ②瞬时功率:P=F·v·cosα P和v分别表示t 时刻的功率和速度，α为两者间的夹角.（3）额定功率与实际功率：额定功率:发动机正常工作时的最大功率. 实际功率:发动机实际输出的功率，它可以小于额定功率，但不能长时间超过额定功率. （4）交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率.①以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动，后以最大速度v m=P/f 作匀速直线运动，.②以恒定牵引力F启动:机车先作匀加速运动，当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F，而后开始作加速度减小的加速运动，最后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。
2020高中物理第三章万有引力定律第4节人造卫星宇宙速度2深度剖析三个宇宙速度学案2
深度剖析三个宇宙速度考点考纲要求备注三个宇宙速度1. 掌握第一宇宙速度的计算方法。
2. 理解三个宇宙速度的含义。
人造卫星问题是万有引力定律应用部分的难点问题，是近几年高考命题的热点，这部分内容综合性很强，卫星的动力学问题、能量问题、宇宙速度和环绕速度的区别等知识点在近几年高考中频繁出现。
二、重难点提示：重点：掌握第一宇宙速度的计算方法。
难点：三个宇宙速度的含义。
一、三个宇宙速度1. 第一宇宙速度物体围绕地球做匀速圆周运动所需要的最小发射速度（又叫最大环绕速度、近地环绕速度）其值为：km/s9.71=v。
第一宇宙速度的计算方法一：地球对卫星的万有引力就是卫星做圆周运动的向心力。
G()2hrmM+＝m()hrv+2，v＝hrGM+。
当h↑，v↓，所以在地球表面附近卫星的速度是它运行的最大速度。
其大小为r>>h（地面附近）时，1GMVr=7.9×103m/s。
方法二：在地面附近物体的重力近似地等于地球对物体的万有引力，重力就是卫星做圆周运动的向心力。
()21vmg mr h=+。
当r>>h时，g h≈g ，所以v1＝gr＝7.9×103m/s。
【要点诠释】对第一宇宙速度的理解（1）第一宇宙速度是最大的环绕速度是指其轨道为圆。
若为椭圆这7.9km/s则为近地点的最小速度。
（2）gRRGMv==1上式对其他天体也适用，R为天体半径，M为天体质量，g为天体表面的重力加速度，G为引力常量。
2. 第二宇宙速度（脱离速度）如果卫星的速大于km/s9.7而小于km/s2.11，卫星将做椭圆运动。
当卫星的速度等于或大于km/s2.11的时候，物体就可以挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造行星，或飞到其他行星上去，把km/s2.112=v叫做第二宇宙速度，第二宇宙速度是挣脱地球引力束缚的最小发射速度。
3. 第三宇宙速度物体挣脱太阳系而飞向太阳系以外的宇宙空间所需要的最小发射速度叫做第三宇宙速度，又称逃逸速度，其值为：km/s7.163=v。
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2020届高考物理考点分类解析03三种宇宙速度教学素材〔3〕三种宇宙速度=7.9km/s，它是卫星的最小发射速度，也是地球卫星的最①第一宇宙速度:v1大围绕速度.=11.2km/s，使物体挣脱地球引力束缚的最小②第二宇宙速度〔脱离速度〕:v2发射速度.=16.7km/s，使物体挣脱太阳引力束缚的最小③第三宇宙速度〔逃逸速度〕:v3发射速度.〔4〕地球同步卫星所谓地球同步卫星，是相关于地面静止的，这种卫星位于赤道上方某一高度的稳固轨道上，且绕地球运动的周期等于地球的自转周期，即T=24h=86400s，离地面高度同步卫星的轨道一定在赤道平面内，同时只有一条.所有同步卫星都在这条轨道上，以大小相同的线速度，角速度和周期运行着.〔5〕卫星的超重和失重〝超重〞是卫星进入轨道的加速上升过程和回收时的减速下降过程，此情形与〝升降机〞中物体超重相同.〝失重〞是卫星进入轨道后正常运转时，卫星上的物体完全〝失重〞〔因为重力提供向心力〕，现在，在卫星上的仪器，凡是制造原理与重力有关的均不能正常使用.五、动量1.动量和冲量〔1〕动量:运动物体的质量和速度的乘积叫做动量，即p=mv.是矢量，方向与v 的方向相同.两个动量相同必须是大小相等，方向一致.〔2〕冲量:力和力的作用时刻的乘积叫做该力的冲量，即I=Ft.冲量也是矢量，它的方向由力的方向决定.2. ★★动量定理:物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化.表达式:Ft=p′-p 或Ft=mv′-mv〔1〕上述公式是一矢量式，运用它分析咨询题时要专门注意冲量、动量及动量变化量的方向.〔2〕公式中的F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力.〔3〕动量定理的研究对象能够是单个物体，也能够是物体系统.对物体系统，只需分析系统受的外力，不必考虑系统内力.系统内力的作用不改变整个系统的总动量.〔4〕动量定理不仅适用于恒定的力，也适用于随时刻变化的力.关于变力，动量定理中的力F应当明白得为变力在作用时刻内的平均值.★★★ 3.动量守恒定律:一个系统不受外力或者所受外力之和为零，那个系统的总动量保持不变.表达式:m1 v1+m2v2=m1v1′+m2v2′〔1〕动量守恒定律成立的条件①系统不受外力或系统所受外力的合力为零.②系统所受的外力的合力虽不为零，但系统外力比内力小得多，如碰撞咨询题中的摩擦力，爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多，能够忽略不计.③系统所受外力的合力虽不为零，但在某个方向上的重量为零，那么在该方向上系统的总动量的重量保持不变.〔2〕动量守恒的速度具有〝四性〞:①矢量性;②瞬时性;③相对性;④普适性.4.爆炸与碰撞〔1〕爆炸、碰撞类咨询题的共同特点是物体间的相互作用突然发生，作用时刻专门短，作用力专门大，且远大于系统受的外力，故可用动量守恒定律来处理. 〔2〕在爆炸过程中，有其他形式的能转化为动能，系统的动能爆炸后会增加，在碰撞过程中，系统的总动能不可能增加，一样有所减少而转化为内能.〔3〕由于爆炸、碰撞类咨询题作用时刻专门短，作用过程中物体的位移专门小，一样可忽略不计，能够把作用过程作为一个理想化过程简化处理.即作用后还从作用前瞬时的位置以新的动量开始运动.5.反冲现象:反冲现象是指在系统内力作用下，系统内一部分物体向某方向发生动量变化时，系统内其余部分物体向相反的方向发生动量变化的现象.喷气式飞机、火箭等差不多上利用反冲运动的实例.明显，在反冲现象里，系统的动量是守恒的.六、机械能1.功〔1〕功的定义:力和作用在力的方向上通过的位移的乘积.是描述力对空间积存效应的物理量，是过程量.定义式:W=F·s·cosθ，其中F是力，s是力的作用点位移〔对地〕，θ是力与位移间的夹角.〔2〕功的大小的运算方法:①恒力的功可依照W=F·S·cosθ进行运算，本公式只适用于恒力做功.②依照W=P·t，运算一段时刻内平均做功. ③利用动能定理运算力的功，专门是变力所做的功.④依照功是能量转化的量度反过来可求功.〔3〕摩擦力、空气阻力做功的运算:功的大小等于力和路程的乘积.发生相对运动的两物体的这一对相互摩擦力做的总功:W=fd〔d是两物体间的相对路程〕，且W=Q〔摩擦生热〕2.功率〔1〕功率的概念:功率是表示力做功快慢的物理量，是标量.求功率时一定要分清是求哪个力的功率，还要分清是求平均功率依旧瞬时功率.〔2〕功率的运算①平均功率:P=W/t〔定义式〕表示时刻t内的平均功率，不管是恒力做功，依旧变力做功，都适用. ②瞬时功率:P=F·v·cosα P和v分不表示t时刻的功率和速度，α为两者间的夹角. 〔3〕额定功率与实际功率：额定功率:发动机正常工作时的最大功率. 实际功率:发动机实际输出的功率，它能够小于额定功率，但不能长时刻超过额定功率. 〔4〕交通工具的启动咨询题通常讲的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率.①以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动，后以最大速度v m=P/f 作匀速直线运动， .②以恒定牵引力F启动:机车先作匀加速运动，当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F，而后开始作加速度减小的加速运动，最后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。
3.动能:物体由于运动而具有的能量叫做动能.表达式:Ek=mv2/2 〔1〕动能是描述物体运动状态的物理量.〔2〕动能和动量的区不和联系①动能是标量，动量是矢量，动量改变，动能不一定改变;动能改变，动量一定改变.②两者的物理意义不同:动能和功相联系，动能的变化用功来量度;动量和冲量相联系，动量的变化用冲量来量度.③两者之间的大小关系为EK=P2/2m4. ★★★★动能定理:外力对物体所做的总功等于物体动能的变化.表达式〔1〕动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情形下得出的.但它也适用于变力及物体作曲线运动的情形. 〔2〕功和动能差不多上标量，不能利用矢量法那么分解，故动能定理无重量式.〔3〕应用动能定理只考虑初、末状态，没有守恒条件的限制，也不受力的性质和物理过程的变化的阻碍.因此，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用时刻的动力学咨询题，都能够用动能定理分析和解答，而且一样都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷.〔4〕当物体的运动是由几个物理过程所组成，又不需要研究过程的中间状态时，能够把这几个物理过程看作一个整体进行研究，从而躲开每个运动过程的具体细节，具有过程简明、方法巧妙、运算量小等优点.5.重力势能〔1〕定义:地球上的物体具有跟它的高度有关的能量，叫做重力势能， .①重力势能是地球和物体组成的系统共有的，而不是物体单独具有的.②重力势能的大小和零势能面的选取有关.③重力势能是标量，但有〝+〞、〝-〞之分. 〔2〕重力做功的特点:重力做功只决定于初、末位置间的高度差，与物体的运动路径无关.WG=mgh.〔3〕做功跟重力势能改变的关系:重力做功等于重力势能增量的负值.即WG= - .6.弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能量.★★★7.机械能守恒定律〔1〕动能和势能〔重力势能、弹性势能〕统称为机械能，E=Ek +Ep.〔2〕机械能守恒定律的内容:在只有重力〔和弹簧弹力〕做功的情形下，物体动能和重力势能〔及弹性势能〕发生相互转化，但机械能的总量保持不变. 〔3〕机械能守恒定律的表达式〔4〕系统机械能守恒的三种表示方式:①系统初态的总机械能E1等于末态的总机械能E2，即E1=E2②系统减少的总重力势能ΔEP减等于系统增加的总动能ΔEK增，即ΔEP减=ΔEK增③假设系统只有A、B两物体，那么A物体减少的机械能等于B物体增加的机械能，即ΔEA减=ΔEB增［注意］解题时怎么讲选取哪一种表达形式，应依照题意灵活选取;需注意的是:选用①式时，必须规定零势能参考面，而选用②式和③式时，能够不规定零势能参考面，但必须分清能量的减少量和增加量.〔5〕判定机械能是否守恒的方法①用做功来判定:分析物体或物体受力情形〔包括内力和外力〕，明确各力做功的情形，假设对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，那么机械能守恒.②用能量转化来判定:假设物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，那么物体系统机械能守恒.③对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等咨询题，除非题目专门讲明，机械能必定不守恒，完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒.8.功能关系〔1〕当只有重力〔或弹簧弹力〕做功时，物体的机械能守恒.〔2〕重力对物体做的功等于物体重力势能的减少:WG =Ep1-Ep2.〔3〕合外力对物体所做的功等于物体动能的变化:W合 =Ek2-Ek1〔动能定理〕〔4〕除了重力〔或弹簧弹力〕之外的力对物体所做的功等于物体机械能的变化:WF =E2-E19.能量和动量的综合运用动量与能量的综合咨询题，是高中力学最重要的综合咨询题，也是难度较大的咨询题.分析这类咨询题时，应第一建立清晰的物理图景，抽象出物理模型，选择物理规律，建立方程进行求解.这一部分的要紧模型是碰撞.而碰撞过程，一样都遵从动量守恒定律，但机械能不一定守恒，对弹性碰撞就守恒，非弹性碰撞就不守恒，总的能量是守恒的，关于碰撞过程的能量要分析物体间的转移和转换.从而建立碰撞过程的能量关系方程.依照动量守恒定律和能量关系分不建立方程，两者联立进行求解，是这一部分常用的解决物理咨询题的方法.。